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INSTRUMENTOS VARIOS MEDIDOR DE RESISTENCIAS BAJAS (SHUNT) MINIMO DE 100 mOHMS por ING. PICERNO
MEDIDOR DE BAJA RESISTENCIA CON LM317
1. INTRODUCCIÓN
¿Cuantos resistores de menos de 1 Omhs existen en los modernos equipos electrónicos de TV, audio, electrónica industrial, línea blanca, etc. etc.? una cantidad realmente muy alta. Por ejemplo llegamos a contar 12 en un TV monoplaqueta. Y sin embargo a pesar de que están en lugares importantes del equipo, el reparador no tiene un instrumento confiable con el que pueda medir su resistencia.
Ud. piensa que me estoy olvidando del óhmetro del tester y no es así. Aunque los fabricantes de los testers más sofisticados lo oculten, no son capaces de medir resistencias menores a 2 o 3 Ohms con una aceptable precisión. Y justamente los resistores que normalmente llamamos "de shunt" suelen tener valores menores a 1 Ohm.
¿Y porque los tester no están capacitados para medir resistencias bajas? Por un problema de costos. Piense nada más que un tester debe tener puntas de prueba con dos cables de cobre de por lo menos 1/2 metro de largo. La resistencia de estos cables con el diámetro que suelen tener es de 1 Ohms aproximadamente y entonces al medir un resistor de 10 Ohms ya están midiendo con un error del 10%. Y cuando medimos un resistor Shunt de 1 Ohms pueden estar indicando 2 Ohms.
Y piense que aun no estamos considerando otros errores del tester, como por ejemplo la resistencia de contacto de los conectores del mismo, que llegan a tener valores similares a 1 Ohms cuando están sucios, o mas con el baño externo barrido por el uso.
El cobre ya es considerado un metal semiprecioso y es irremplazable. Y su costo está subiendo constantemente a tal punto que las compañías de electricidad lo están reemplazando por aluminio.
Por todo esto, no pensemos que los fabricantes de instrumental nos van a solucionar el problema. Tenemos que resolverlo nosotros si no queremos seguir trabajando a ciegas, porque cuando medimos un resistor de 1 Ohms que está en cortocircuito, y el tester podría tal vez indicarnos 3 Ohms falseamos cualquier análisis serio de una falla.
2. LA MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA CON UNA FUENTE DE I
Hay dos tipos de circuitos que sirven para medir la resistencia de un resistor: El paralelo y el serie, cuyos circuitos veremos a continuación en la figura 2.1.
Fig.2.1 Ohmetros paralelo (arriba) y serie (abajo)
El óhmetro serie requiere tensiones de fuente de hasta 24V para la medición de resistores de 22 MOhms (que suele ser los más altos que se utilizan). Esto limita el uso de este circuito como instrumento portatil. Por esta razón los tester digitales suele usar la configuración paralelo que hace uso de una fuente de corriente.
Las fuentes electroquímicas (las pilas) no permiten la construcción de fuentes de corriente constante (I2). Entonces se recurre a la construcción de un circuito electrónico que transforma la clásica fuente de tensión constante (una pila común) en una fuente de corriente constante.
Las fuentes de corriente constante son tan utilizadas en cualquier equipo electrónico que los fabricantes de circuitos integrados de fuente, realizan sus diseños teniendo en cuenta que puedan funcionar como "de corriente contante" o "de tensión constante". Entre otros, el conocido circuito integrado LM317 que se utiliza mayoritariamente como fuente de tensión constante puede ser utilizado también como fuente de corriente constante y vamos a utilizarlo en nuestro proyecto debido a su facilidad para conseguirlo y a la sencillez de su circuito.
3. FUENTE DE CORRIENTE CON EL LM317
Fig.3.1 Circuito del medidor de bajas resistencias
El LM317 posee tres patas Vin, Vout y ADJ, cuyos nombres son suficientes para no tener que realizar ningún comentario sobre su uso. La carga RX que es el resistor a medir, cierra el circuito estableciendo una corriente y consecuentemente una tensión sobre la entrada ADJ producto de la caída de tensión sobre el resistor R1 y el resistor R2 (si existiera).
Cuando la tensión ADJ llega a un valor igual a 1,25V con respecto a la tensión de salida Vout, el circuito se estabiliza y mantiene circulando una corriente de 1A por la carga, cualquiera sea esta, mientras esté dentro del rango de control determinado por el valor de la tensión de entrada.
En nuestro caso elegimos un valor de 1A porque permite realizar mediciones entre 100 mOhms y 1 Ohms. Pero debe recordar que cuando mayor es la corriente mayor es la potencia disipada sobre el resistor a medir. En nuestro ejemplo la potencia sobre un resistor de 1 Ohms calculada con la formulada I2 x R1 es igual a 12 x 12 = 1 W. Esto no significa que solo se pueden medir resistores de más de 1W; mientras solo se lo mida en pequeños periodos de tiempo.
4.AJUSTE DEL MEDIDOR
El ajuste de nuestro medidor es muy simple. Coloque un resistor RX de 100 mOhms a 1 Ohms 1/2W con el tester digital en serie, predispuesto como amperímetro. Si la corriente indicada es de 1 A él óhmetro esta ajustado, sin colocar ningún valor de R2. Pero en general va a indicar un valor menor. Ud. debe colocar un resistor R2 tal que el tester indique una corriente de un valor muy cercano a 1 A. Esto significa que nuestra fuente de corriente tiene el valor exacto.
Ahora puede colocar el tester según la figura 3.1 predispuesto como un voltímetro y ya tiene su medidor listo para trabajar. Nota: aunque el tester queda predispuesto como voltímetro Ud. lea directamente la pantalla como si midiera Ohms o miliohms aunque realmente va a medir volts o milivolts.
¿Se puede usar el medidor sin realizar el ajuste propuesto? Si no tenemos que realizar trabajos de gran precisión; se puede, obviar el ajuste, utilizando un resistor R1 de 1,2 Ohms y no colocar el resistor R2.
5. LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN V1
Si Ud. necesita que el medidor sea del tipo portátil puede utilizar 3 pilas de 1,5V como fuente de alimentación. En cuanto al tipo de pilas aconsejamos el uso de pilas alcalinas AA si el uso no es frecuente. En caso de uso frecuente tendrá que usar pilas "D" alcalinas. Recuerde que las mediciones deben ser siempre de corta duración. Mirar la pantallita del tester y levantar la punta solo puede llevarle un par de segundos, que no pueden dañar ni al resistor bajo medición, ni a las pilas.
6.CONSTRUCCIÓN
Realmente un dispositivo que solo posee un circuito integrado de 3 patas y uno o dos resistores no requiere ninguna sofisticación tal como un circuito impreso. Puede usar un gabinete de plástico o metal colocando un disipador de aluminio de 8 x 8 cm sobre el cual montará el LM317 del tipo mostrado en la figura 6.1.
Fig.6.1 Aspecto del LM317 y distribución de patas
7. USO DEL MEDIDOR DE BAJAS RESISTENCIAS
Los reparadores con más experiencia, suelen ser los más confundidos con las fallas de los resistores shunt. Ocurre que el uso general de los resistores shunt ocurre sobre las fuentes de potencia y de media potencia que por lo general están construidas con un transistor de potencia o un MOSFET; el resistor shunt que conecta el terminal de "emisor" o "fuente" a masa y un fusible para evitar que se produzcan sobrecalentamientos si la corriente sigue circulando por periodos largos, luego de la falla y con la posibilidad de producir incendios.
El fusible y el resistor shunt cumplen la misma función; que es cortar la corriente cuando el transistor se pone en cortocircuito. El shunt apaga la fuente de entrada al sistema y el fusible abre el circuito hacia el transistor dañado.
Estos circuitos ya se usaban en los viejos TV a TRC que usaban R shunts clásicos de carbón. En general la falla tenia esta secuencia: 1) el transistor se pone en cortocircuito. 2) el fusible y el R shunt se comienzan a calentar 3) en el mejor de los casos el fusible se abre protegiendo al R shunt. Dependiendo del circuito el resistor shunt puede sufrir un cambio de valor o su apertura directa.
Los resistores de carbón suelen reducir su valor a recalentarse y en consecuencia el nivel de corriente de corte aumenta. Por lo general el reparador cambia el transistor prueba y el circuito funciona normalmente solo que con un una corriente de protección por corte mayor, que suele pasar desapercibida.
Los resistores shunt modernos son de cerámica metalizados en los que la capa de oxido y se ajusta al fabricarlos por calentamiento controlado ya que la oxidación reduce la capa de metalización y por lo tanto aumenta el valor de la resistencia del resistor shunt.
Esto significa que el nivel de corte por sobrecorriente del circuito disminuye y suele ocurrir que el reparador cambie el transistor y el dispositivo arranca y corta aunque todo esté en buenas condiciones porque R shunt, al recalentarse, aumentó de valor (no se redujo como en los dispositivos con R shunt clásicos de carbón).
Por eso es conveniente luego de cambiar el transistor y antes de probar el dispositivo medir el resistor shunt con el medidor que acabamos de diseñar.
Y si el R shunt debe ser cambiado, le aconsejo que lo mida antes de colocarlo, porque seguramente no va a conseguir el original SMD y tiene que colocar un resistor con terminales de alambre identificado por bandas de colores y si pidió un resistor de 470 mOhms es probable que le hayan dado uno de 4,7 Ohms.
8.¿SE PUEDE MEDIR UN R SHUNT SIN DESCONECTARLO DE LA PLAQUETA?
Si, se puede, pero hay que tener una precaución muy importante. Primero mida con el tester común la resistencia shunt sobre la que tiene dudas. Si tiene un valor superior a 10 Ohms aproximadamente significa que seguramente se abrió y como este resistor se conecta a una pata de un circuito integrado nuestro medidor podría aplicar 5 V a esa pata y dañarla. Es muy improbable pero podría ocurrir.
9.FUENTE V1
Si nuestro medidor tiene que trabajar muy frecuentemente seguramente Ud. está pensando en usar una fuente permanente. Puede comprarla pero también puede construir una que nosotros publicamos en "www.picerno.com.ar" y que llamamos fuente inteligente, porque es ideal para el reparador de dispositivos modernos. Las razones de la palabra "inteligente" las puede conocer ingresando a mi página y entrando en "TALLER> INSTRUMENTOS FUENTES".
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